Cientistas acabaram de quebrar a supercondutividade unidirecional, considerada impossível por mais de 100 anos PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa Vertical. Ai.

Cientistas acabaram de quebrar a supercondutividade unidirecional, considerada impossível por mais de 100 anos

Carimbo de data / hora: 2 de maio de 2022 10:00
supercondutor

Os computadores de hoje consomem grande quantidades de eletricidade, levantando preocupações sobre o impacto climático da tecnologia. Um avanço na eletrônica supercondutora poderia reduzir significativamente a conta de energia, ao mesmo tempo em que tornaria os computadores muito mais rápidos.

O fenômeno da supercondutividade foi descoberto pela primeira vez em 1911 pelo físico holandês Kamerlingh Onnes, e refere-se a um estado em que a corrente elétrica passa através de um material com resistência zero. No entanto, apenas alguns materiais selecionados exibem a propriedade e normalmente apenas se forem resfriados a temperaturas incrivelmente baixas.

No entanto, o fenômeno tem uma série de aplicações práticas e é um ingrediente crucial em tudo, desde scanners de ressonância magnética até reatores de fusão. Ele também chamou a atenção de cientistas da computação que pensam que poderia não apenas reduzir a conta de energia de farms de servidores e supercomputadores, mas também permitir que eles funcionem muito mais rápido do que os sistemas baseados em semicondutores de hoje.

O problema é que os supercondutores são vítimas de seu próprio sucesso. Um requisito fundamental na maioria dos eletrônicos modernos é a capacidade de fazer a corrente fluir em uma direção, mas não na outra. A completa falta de resistência dos supercondutores significa que isso is impossível, dificultando a criação de circuitos eficazes a partir deles.

Um novo componente supercondutor projetado por uma equipe internacional de pesquisadores pode mudar isso em breve. A equipe criou o que eles chamam de Diodo Josephson, que é supercondutor quando a corrente flui através dele in uma direção e fornece resistência quando flui na outra.

"A tecnologia que antes só era possível usando semicondutores agora pode ser feita com supercondutores usando este bloco de construção”, Mazhar Ali, da TU Delft na Holanda, que liderou o estudo.ch disse em um comunicado de imprensa. “Se os 2O século 0 foi o século dos semicondutores, o século 21 pode se tornar o século dos supercondutores.”

O nome vem do efeito Josephson, que descreve um fenômeno quântico pelo qual uma corrente fluirá entre dois supercondutores separados por uma fina camada isolante, mesmo que nenhuma tensão seja aplicada ao sistema. Esses dispositivos são conhecidos como Junções Josephson e são um componente crítico em ambos os sensores quânticos e computadores quânticos que usam qubits supercondutores.

A inovação dos pesquisadores foi substituir a camada isolante encontrada em Josephson Junction por um material quântico 2D com propriedades incomuns. O resultado é que quando uma corrente é aplicada ao dispositivo em uma direção, ele é supercondutor, mas quando a corrente corre na direção oposta, não é. Eles descrevem o novo device em um em papel Natureza.

Outro pesquisadors já havia conseguido fazer com que uma corrente supercondutora fluísse em uma direção, aplicando poderosos campos magnéticos. Mas estes são difíceis de aplicar com precisão e são impraticáveis ​​para uso dentro de circuitos eletrônicos miniaturizados. O novo dispositivo, por outro lado, pode abrir as portas para todos os tipos de casos de uso. “Você pode imaginar aplicações de dispositivos muito legais em baixas temperaturas”, Anand Bhattacharya, físico do Argonne National Laboratory, disse Popular Science.

Em teoria, o dispositivo poderia possibilitar a criação de computadores a partir de circuitos supercondutores, que consumiriam muito menos energia do que os convencionais devido para a falta de resistência. Além disso, Ali diz que seria possível criar processadores que rodam em terahertz, 300 a 400 vezes mais rápido que os chips atuais.

A principal limitação da maioria dos supercondutores, incluindo os usados ​​neste estudo, é que eles precisam ser resfriados até perto do zero absoluto, o que é um processo difícil e caro. Portanto, o próximo passo para a equipe será ver se eles podem alcançar o mesmo comportamento com supercondutores de alta temperatura mais recentes. Estes só precisam ser resfriados a uma temperatura comparativamente agradável de -321 fahrenheit, que pode ser alcançado usando nitrogênio líquido em vez de equipamentos criogênicos mais complexos.

Estes também são dispositivos experimentais, então não está claro o quão fácil seria produzi-los em massa na escala necessária para um chip de computador. Mas não deixa de ser um avanço impressionante que traz a perspectiva de supercondutores ao alcance pela primeira vez.

Crédito de imagem: Você delft

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